黃芩苷對四氧嘧啶致糖尿病小鼠學習記憶功能的影響

常 鵬， 馬 巖， 胡雪劍， 李建雄

（1.蘭州大學第二醫院藥學部，甘肅 蘭州730030；2.鄭州大學附屬鄭州中心醫院藥學部，河南 鄭州450007；3.蘭州大學第二醫院內分泌科，甘肅蘭州730030；4.蘭州大學第二醫院神經內科，甘肅蘭州730030）

黃芩苷對四氧嘧啶致糖尿病小鼠學習記憶功能的影響

常 鵬1， 馬 巖2， 胡雪劍3， 李建雄4*

（1.蘭州大學第二醫院藥學部，甘肅 蘭州730030；2.鄭州大學附屬鄭州中心醫院藥學部，河南 鄭州450007；3.蘭州大學第二醫院內分泌科，甘肅蘭州730030；4.蘭州大學第二醫院神經內科，甘肅蘭州730030）

目的 觀察黃芩苷對四氧嘧啶致糖尿病小鼠學習記憶功能及去甲腎上腺素能神經活動的影響。方法實驗分正常對照組、模型組、黃芩苷組 （12.5 mg/kg）和尼莫地平組 （15 mg/kg），采用腹腔注射四氧嘧啶 （70 mg/kg）復制糖尿病模型，造模第4天起藥物處理，每天一次，持續至第56天。采用血糖儀檢測小鼠血糖，采用Morris水迷宮測試小鼠學習記憶功能，采用酶聯免疫吸附法測定小鼠大腦海馬區和額葉皮層區去甲腎上腺素 （NE）和間羥去甲腎上腺素 （NMN）的量。結果 造模后第28天和56天，與對照組相比，模型組潛伏期均明顯延長 （P＜0.01）；穿臺次數和目標象限停留時間比均顯著性減少 （P＜0.01）。與模型組比較，黃芩苷組潛伏期縮短 （P＜0.05，P＜0.01），穿臺次數和目標象限停留時間比明顯增加 （P＜0.05），且黃芩苷組和尼莫地平組之間差異無統計學意義。黃芩苷能夠有效抑制糖尿病小鼠大腦海馬區和額葉皮層區NE和NMN的量的降低 （P＜0.05，P＜0.01）。結論 黃芩苷能夠有效改善四氧嘧啶致糖尿病小鼠學習記憶功能障礙，其機制可能與其增加NE能神經遞質活動有關。

黃芩苷；糖尿病小鼠；學習記憶；去甲腎上腺素

黃芩苷是從唇形科植物黃芩（Scutellaria baicalensis Georigi）中提取的一種黃酮類化合物，是黃芩的主要活性成分之一，具有抗炎、抗病毒、抗感染、抗氧化和抗腦缺血致學習記憶功能損傷等多種藥理學作用［1-2］。近年來研究發現，黃芩苷具有降糖作用［3］，同時能夠有效防治糖尿病周圍神經病變和糖尿病腎病等慢性并發癥［4-7］。認知功能損害是糖尿病患者的主要并發癥之一，主要表現為學習記憶功能的障礙［8］。但黃芩苷對糖尿病致學習記憶功能障礙的影響至今尚未見報道。本實驗擬觀察黃芩苷對四氧嘧啶致糖尿病小鼠學習記憶功能的影響并對其機制進行初步探討。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 昆明種小鼠，雌雄各半，體質量24～28 g，由蘭州大學動物實驗中心提供，合格證號：SCXK（甘）2009-0004。

1.2 藥物及試劑 黃芩苷 （純度≥98%，批號130309-2，上海純優生物科技有限公司）；尼莫地平片 （20 mg，批號B131103015，四川科倫藥業股份有限公司），四氧嘧啶（美國sigma公司）；去甲腎上腺素 （NE）、間羥去甲腎上腺素酶聯免疫試劑盒 （NMN）（美國BD公司）。

1.3 儀器 Morris水迷宮（上海移數信息科技有限公司）；全波長Multiskan Spectrum酶標儀（美國Thermo公司）；ACCU-CHEK血糖儀（瑞士羅氏公司）。

1.4 實驗方法

1.4.1 模型建立及分組 參考文獻方法［9-10］，小鼠腹腔注射四氧嘧啶 （70 mg/kg）。于第3天腹腔取血測定禁食血糖，將空腹血糖濃度≥16 mmol/L的小鼠納入實驗，分為模型組、黃芩苷組 （12.5 mg/kg）和尼莫地平組 （15 mg/kg），每組動物均為12只。另設正常對照組，腹腔注射同體積的生理鹽水。第4天起黃芩苷組和尼莫地平組每天灌胃給藥一次，持續至第56天。模型組和正常對照組則灌服等體積生理鹽水。

1.4.2 Morris水迷宮測試 造模前5天對小鼠進行Morris水迷宮訓練，每只小鼠每天訓練6次。訓練時將小鼠面向池壁放入水中，使其尋找水中的平臺 （平臺置于第Ⅰ象限，沒于水面下1 cm），找到平臺所用時間記為逃避潛伏期。設定尋找平臺的最大時限為90 s（即在90 s內未找到平臺者逃避潛伏期記為90 s）。移去平臺，選取原平臺正對象限 （第Ⅲ象限）的中點為入水點，將小鼠面向池壁放入水中，動物自由游泳90 s，記錄90 s內小鼠穿過平臺區的次數和在目標象限的游泳時間。取最后6次測試結果的平均值為造模前成績。于造模后第4、28、56天分別進行上述測試并記錄小鼠的逃避潛伏期、穿臺次數和在目標象限的游泳時間。

1.4.3 神經遞質含有量檢測 待第56天測試結束后將小

鼠斷頭處死，于冰臺上快速分離大腦雙側海馬和額葉皮層，經液氮冷凍后移至-80℃保存備用。采用酶聯免疫吸附法檢測NE及其代謝物NMN水平，操作均按試劑盒說明書完成。

表1 黃芩苷對糖尿病小鼠血糖的影響

表1 黃芩苷對糖尿病小鼠血糖的影響

組別 血糖值/（mmol.L1）第3天 第56天正常對照組9.1±1.2 9.2±1.5模型組 28.7±6.5## 26.5±6.8##黃芩苷組 29.1±10.2## 14.1±6.6#**

2 結果

2.1 黃芩苷對糖尿病小鼠血糖的影響 如表1所示，小鼠注射四氧嘧啶后第3天模型組和黃芩苷組血糖值明顯升高，分別與正常對照組相比較，差異均具有統計學意義 （P＜0.01），模型組和黃芩苷組血糖值之間差異無統計學意義。第56天黃芩苷組血糖值與模型組相比明顯降低，差異具有統計學意義 （P＜0.01），但黃芩苷組血糖值仍然高于正常對照組 （P＜0.05）。

2.2 黃芩苷對糖尿病小鼠水迷宮測試結果的影響 如表2所示，造模前水迷宮測試成績各組間均差異無統計學意義。

注：與正常對照組比較，#P＜0.05，##P＜0.01；與模型組比較，**P＜0.01造模后第4天，模型組、黃芩苷組和尼莫地平組潛伏期稍有延長，穿臺次數和目標象限停留時間比稍有降低，分別與正常對照組相比較，差異均無統計學意義，三者之間差異也無統計學意義。造模后第28天和56天，與正常對照組相比，模型組潛伏期均明顯延長 （P＜0.01）；穿臺次數和目標象限停留時間比均顯著性減少 （P＜0.01）。與模型組比較，黃芩苷組和尼莫地平組潛伏期均縮短 （P＜0.05，P＜0.01），穿臺次數和目標象限停留時間比均明顯增加 （P＜0.05），但黃芩苷組和尼莫地平組之間差異無統計學意義。

表2 黃芩苷對糖尿病小鼠水迷宮測試結果的影響

表2 黃芩苷對糖尿病小鼠水迷宮測試結果的影響

注：與正常對照組比較，##P＜0.01；與模型組比較，*P＜0.05，**P＜0.01

指標 組別 造模前 造模后第4天 第28天 第56天潛伏期/s 正常對照組23.2±2.9 23.1±3.6 22.7±1.1 23.4±2.2模型組 22.7±3.3 25.1±3.7 32.1±4.9## 34.5±4.6##黃芩苷組 22.9±4.1 24.6±4.4 29.3±5.1* 28.1±2.8**尼莫地平組 23.1±2.1 24.5±2.5 27.3±6.3** 26.6±7.1**穿臺次數/次 正常對照組 7.6±0.9 7.2±1.1 7.8±1.4 7.4±1.8模型組 7.5±1.3 6.4±1.7 4.3±0.8## 3.6±0.6##黃芩苷組 7.1±0.5 6.2±2.1 5.4±1.1* 5.5±0.8*尼莫地平組 7.5±1.2 6.5±0.7 5.9±1.0* 5.8±1.3*目標象限停留時間比/% 正常對照組 38.1±6.3 39.3±9.4 38.8±9.6 37.8±7.3模型組 37.3±8.1 33.5±5.6 28.1±3.8## 26.8±6.9##黃芩苷組 39.6±7.5 34.4±7.4 31.1±8.5* 29.8±9.3*尼莫地平組 38.7±8.6 36.2±3.1 33.3±4.9* 34.1±5.5*

2.3 黃芩苷對糖尿病小鼠大腦NE和NMN水平的影響如表3所示，與正常對照組相比，模型組海馬區和額葉皮層區NE和NMN的量均呈顯著性降低，差異具有統計學意義 （P＜0.01）。與模型組比較，黃芩苷組NE和NMN的量均有升高，差異均具有統計學意義 （P＜0.05，P＜0.01）。

表3 黃芩苷對糖尿病小鼠大腦NE和NMN水平的影響

表3 黃芩苷對糖尿病小鼠大腦NE和NMN水平的影響

注：與正常對照組比較，##P＜0.01；與模型組比較，*P＜0.05，**P＜0.01

組別額葉皮層區NE/（μg.L-1） NMN/（ng.L-1） NE/（μg.L-1） NMN/（ng.L-1海馬區）96.2±22.5 241.4±96.1 132.7±24.6 387.8±48.3模型組 78.4±9.8## 102.5±26.4## 100.7±22.1## 201.6±55.4##黃芩苷組 90.1±10.6* 198.3±33.3** 117.5±18.9* 326.6±71.6正常對照組**

3 討論

四氧嘧啶誘導的小鼠糖尿病模型是研究糖尿病并發認知障礙的常用模型。本研究參考文獻方法共取40只小鼠腹腔注射四氧嘧啶 （70 mg/kg），第3天測定禁食血糖發現其中36只空腹血糖濃度≥16 mmol/L，并將其納入實驗，第56天測量發現，其高血糖依舊存在，表明本實驗小鼠糖尿病模型是復制成功的。本研究造模后第4天Morris水迷宮測試發現各組動物學習記憶成績沒有明顯差異，第28天和56天測試發現四氧嘧啶處理組動物水迷宮成績均呈顯著性下降，表明糖尿病學習記憶障礙模型成功建立。尼莫地平是目前臨床上證實對改善糖尿病認知功能障礙患者的認知功能最為有效的藥物［11］，因此，本研究選用尼莫地平作為陽性對照。

糖尿病引起的中樞神經系統損害日益受到人們廣泛關注和研究，其中學習記憶障礙是糖尿病中樞神經系統并發癥的主要表現［12-13］。本實驗結果顯示，黃芩苷能夠縮短四

氧嘧啶致糖尿病小鼠水迷宮潛伏期增加穿臺次數和目標象限停留時間比，表明黃芩苷能夠有效緩解糖尿病小鼠的學習記憶功能障礙。之前關于黃芩苷改善多種模型動物學習記憶功能損傷的研究屢有報道，但改善糖尿病小鼠的學習記憶功能障礙尚屬本文首次報道。一直以來，黃芩苷在糖尿病領域主要用于降糖［3］、防治糖尿病周圍神經病變和糖尿病腎病等慢性并發癥［4-7］。本研究結果無疑為其在糖尿病領域的應用提供一種新的思路。

目前對糖尿病認知功能障礙的發病機制尚未闡明，普遍認為糖尿病認知障礙是多環節、多因素的致病過程［14］。海馬和顳葉與記憶、學習密切相關，其超微結構的損害可能為糖尿病認知損害的結構基礎。同時，糖尿病引起的神經遞質異常也是糖尿病認知障礙發生的一主要因素。高血糖造成腦神經元損害，并影響一些神經遞質的表達，從而導致腦結構破壞及腦功能的改變［15-16］。已有文獻顯示乙酰膽堿和多巴胺能神經傳遞的降低可導致糖尿病認知障礙［17］。本實驗結果顯示，四氧嘧啶致糖尿病小鼠大腦海馬區和額葉皮層區NE和NMN水平均呈顯著性降低，表明NE能神經遞質活動受到抑制，而黃芩苷能夠有效增加NE能神經遞質活動，因此本研究認為，黃芩苷改善糖尿病小鼠的學習記憶功能障礙除了其本身的降糖作用外，可能更與其增加NE能神經遞質活動有關。

總之，黃芩苷能夠有效改善四氧嘧啶致糖尿病小鼠學習記憶功能障礙，其機制可能與其增加大腦海馬區和額葉皮層區NE能神經遞質活動有關。

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R285.5

B

1001-1528（2015）11-2521-03

10.3969/j.issn.1001-1528.2015.11.042

2014-06-16

中央高校基本科研業務費專項資金（lzujbky-2013-46）

常 鵬（1991—），男，本科，研究方向為藥理學。Tel：15193130829，E-mail：lzuchangp@163.com

*通信作者：李建雄（1976—），男，博士，副主任醫師，研究方向為神經病學。E-mail：ldeyljx@163.com